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數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)發(fā)展始
日期：2014年05月09 來(lái)源：本站原創(chuàng) 關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)發(fā)展始
20 世紀(jì) 60 年代后期由小功率伺服型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和液壓轉(zhuǎn)矩放大器所組成的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)曾一度廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床。其最有代表性的是日本 FANUC 公司的電液脈沖馬達(dá)伺服系統(tǒng)。但由于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，可靠性差等缺點(diǎn)，在幾年以后就被其他伺服系統(tǒng)所取代。隨著功率型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的問(wèn)世，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始直接用于驅(qū)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。功率型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒(méi)有積累誤差、定位精度較高、運(yùn)動(dòng)鎖定性好，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造，成本也比較低廉。迄今，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)速度較低、輸出轉(zhuǎn)矩不太大的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上仍然得到普遍應(yīng)用。
近年來(lái)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分控制技術(shù)和新型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的發(fā)展，成功地解決了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)大細(xì)分步數(shù)的問(wèn)題。獲得大細(xì)分步數(shù)的途徑是采用空間矢量算法求得電流對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各相繞組同時(shí)通以分級(jí)變化的電流，相應(yīng)地形成了多個(gè)中間狀態(tài)的磁場(chǎng)矢量，從而使細(xì)分步數(shù)大為增加。最大的細(xì)分步數(shù)可達(dá) 500，被細(xì)分的步距角相當(dāng)精確，因此能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位。細(xì)分步技術(shù)的突破不僅提高了控制系統(tǒng)的分辨率，而且大大改善了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步與步間轉(zhuǎn)換的快速響應(yīng)特性和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。因此，采用細(xì)分步的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在輸出轉(zhuǎn)矩較小，重復(fù)定位精度高和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求高的小型化精密數(shù)控設(shè)備上得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
20 世紀(jì) 70 年代，美國(guó) GETTYS 公司首先研制成功了大慣量直流電動(dòng)機(jī)，即寬調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)的峰值轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的 10～15 倍，由于保持了大的轉(zhuǎn)矩/慣量比，因而大慣量直流電動(dòng)機(jī)仍然具有與小慣量直流電動(dòng)機(jī)相同的快速響應(yīng)特性。它的調(diào)速范圍很寬（0.11～2000 r/min）可以直接與絲杠相連接。另外由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本身的慣量較大，簡(jiǎn)化了與機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件慣量的匹配，被驅(qū)動(dòng)部件的慣量可以忽略不計(jì)。采用
電動(dòng)機(jī)直接與絲杠連接的簡(jiǎn)單方式，能使各伺服軸獲得良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、穩(wěn)定性，甚至在系統(tǒng)中只需要設(shè)置位置反饋，而不需要速度反饋的情況下能夠正常運(yùn)行。大慣量直流電動(dòng)機(jī)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是熱容量大，由于繞組采用了耐高溫和高強(qiáng)度的漆包線，當(dāng)峰值電流增加數(shù)倍的情況下，仍允許電動(dòng)機(jī)在很高的溫度下超載運(yùn)行幾十分鐘。由于上述原因，20世紀(jì) 70 年代以來(lái)大慣量直流電動(dòng)機(jī)一直被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)數(shù)控機(jī)床上，并獲得了良好的效果。但直流電動(dòng)機(jī)必須帶有整流子和電刷，其結(jié)構(gòu)顯得較為復(fù)雜，通常在運(yùn)行一段時(shí)間以后就會(huì)由于滑動(dòng)摩擦而產(chǎn)生磨損，增加了整流子和電刷之間的接觸電阻，影響了電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，降低了系統(tǒng)的可靠性，因而需要經(jīng)常對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)和維修。
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數(shù)控機(jī)床的伺服發(fā)展始到80年代
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